포스트바이오틱스란 무엇인가요?

노엘 패트노, 박사, Bened Life 최고 과학 책임자

"적절한 양을 투여하면 숙주에게 건강상의 이점을 제공하는 살아있는 미생물"인 프로바이오틱스에 대해서는 잘 알고 계시겠지만^,1 최근에 등장한 다른 "-바이오틱스" 용어에 대해서는 아직 잘 모르실 수도 있습니다. 반려동물 사료부터 스킨 크림까지 다양한 제품에는 프로바이오틱스의 먹이가 되는 탄수화물인 "프리바이오틱스"가 함유되어 있을 수 있습니다. 덜 일반적으로 사용되는 용어는 "포스트바이오틱스"로, 현재 혼란스럽게도 여러 가지 물질을 지칭하는 데 사용됩니다(자세한 내용은 나중에 설명합니다).

더 많은 포스트바이오틱스가 보충제와 식품에 포함됨에 따라 포스트바이오틱스가 무엇인지, 그리고 이 용어가 사용되는 다양한 방식을 이해하는 것이 중요합니다. 다음은 포스트바이오틱스의 합의된 정의와 과학에 대한 짧은 강좌입니다.

포스트바이오틱스 정의

포스트바이오틱스를 간단히 설명하자면, 포스트바이오틱스는 "좋은" 죽은 박테리아를 말합니다. 조금 더 자세히 설명하면 다음과 같습니다: 포스트바이오틱스는 유익한 비활성화된 미생물의 일부 또는 전부를 말합니다. 포스트바이오틱스의 정의와 논란에 대해 자세히 알아보겠습니다. 포스트바이오틱스는 사실 이보다 더 복잡하기 때문입니다.

"포스트바이오틱스"라는 용어는 지난 몇 년 동안 기술계에서 논란이 되어 왔습니다. 연구자와 비연구자들은 "포스트바이오틱스"라는 용어를 비활성화된 프로바이오틱스(죽은 유익균)를 설명하거나 박테리아 또는 프로바이오틱스가 생산하는 제품(유익균이 만드는 물질)을 설명하는 데 사용했습니다.

이 두 가지 정의는 모두 2021년 국제 프로바이오틱스 및 프리바이오틱스 과학 협회(ISAPP)에서 포스트바이오틱스를 정의한 '좋은 죽은 박테리아'와 같은 의미로, 부분적으로는 동일합니다.

포스트바이오틱스의 기술적 정의는 "숙주에게 건강상의 이점을 제공하는 무생물 및/또는 그 구성 요소의 제제"입니다^.2 "무생물"은 기본적으로 죽은 세포를 의미합니다. 비활성화 과정에서 죽은 세포는 그 부분(세포를 구성하는 단백질이나 지질 다당류와 같은 세포 성분 또는 구조)으로 분리될 수 있습니다.

그러나 미생물이 비활성화되기 전에 만들어지는 생리활성 대사산물인 세포 부산물은 포스트바이오틱 제품 내에 존재할 수 있지만, ISAPP에서는 그 자체를 포스트바이오틱스로 정의하지는 않습니다.

과학을 좋아하는 분들을 위해 여기서 주목해야 할 두 가지 추가 사항이 있습니다.

첫째, 이 정의는 포스트바이오틱스가 반드시 프로바이오틱스에서 유래할 것을 요구하지 않습니다. 예를 들어, 프로바이오틱스로 작용하지 않을 수 있는 박테리아(즉, 테스트를 통해 효능이 입증되지 않았거나 테스트 결과 효능이 없는 것으로 밝혀진 박테리아)는 비활성화되어 비활성화된 형태로만 인체 건강에 효능을 제공할 수 있습니다.

둘째, ISAPP는 프로바이오틱스의 대사산물을 포스트바이오틱스로 간주하지 않습니다. 유기산, 비타민, 부티레이트, 아세테이트 또는 프로피오네이트와 같은 단쇄 지방산은 일부 박테리아에서 생성될 수 있지만 '포스트바이오틱'에는 대사산물뿐만 아니라 비활성 세포 또는 세포 일부가 포함되어야 합니다.

부티레이트와 같은 분자를 포스트바이오틱스로 간주하지 않는 한 가지 이유는 박테리아로부터 독립적으로도 발견될 수 있기 때문입니다. 예를 들어 부티레이트는 버터 지방에 존재합니다^.3,4 혈액 응고와 뼈 및 심장 건강에 중요한 비타민 ^K5는 박테리아나 녹색 채소에서 공급받을 수 있습니다.

그 자체로는 포스트바이오틱스에 대한 ISAPP의 정의를 충족하지 않지만 포스트바이오틱스의 일부가 될 수 있는 대사산물 또는 박테리아 생성물의 예는 다음과 같습니다.²

• 부티레이트와 같은 박테리아에 의해 생성되는 단쇄 지방산
• 비타민 K와 같은 박테리아가 생성하는 비타민
• 젖산을 포함한 유기산
• 항균 펩타이드, 박테리오신 또는 박테리아가 분비하는 효소를 포함한 단백질

부티레이트 및 기타 박테리아 제품이 여전히 포스트바이오틱스로 분류되는 이유는 ISAPP가 최근에야 이 정의를 발표했고 보편적으로 받아들여지지 않았기 때문입니다. 마찬가지로 현재 프로바이오틱스라고 불리는 많은 품목은 세계보건기구(WHO)와 식량농업기구(FAO)가 2001년에 제시한 프로바이오틱스 정의에 맞지 않는 제품입니다^.6

요약하면, 포스트바이오틱에는 죽은 세포가 포함되어 있으며, 그 세포가 유래한 살아있는 미생물의 다른 성분이나 대사 산물도 포함될 수 있습니다.

포스트바이오틱 보충제를 식별하는 방법

"포스트바이오틱"이라는 용어가 아직 일반 대중에게 익숙하지 않기 때문에 많은 포스트바이오틱 제품이 병에 명확하게 표시되어 있지 않을 수 있습니다. 포스트바이오틱을 나타내는 단어로는 열살균(HK), 열불활성화(HI) 또는 열처리(HT) 등이 있습니다. 예를 들어, L. 파라카세이 PS23(열처리) 또는 HT-PS23은 모든 세포가 사멸할 때까지 고열로 처리한 PS23 제제입니다.

또한 라벨에 포스트바이오틱 균주의 양을 명시할 때 'CFU(콜로니 형성 단위)' 대신 '세포'라는 용어를 사용할 수도 있습니다.

포스트바이오틱스와 프로바이오틱스의 장점은 무엇인가요?

포스트바이오틱스는 여러 가지 이유로 매력적일 수 있습니다. 

첫째, 살아 있지 않기 때문에 체내에서 번식할 수 없습니다. 입으로 섭취하는 살아있는 프로바이오틱스 세포가 혈류로 흡수되거나 장내에서 증식할 위험은 매우 적지만, 포스트바이오틱스는 그러한 위험이 없습니다. 따라서 장 장벽이 제대로 작동하지 않는 사람들에게 더 안전한 것으로 추정됩니다. 

포스트바이오틱스는 이미 죽은 상태이기 때문에 위장의 산성 환경을 통과할 때 생존을 위한 특별한 보호 장치가 필요하지 않습니다. 또한 일부 특수 프로바이오틱스 균주는 그렇지 않은 반면, 포스트바이오틱스는 일반적으로 상온에서도 안정적입니다. 이러한 안정성 덕분에 포스트바이오틱스는 효능에 대한 위협이 적고 캡슐 형태로 섭취하는 것이 아니라 식품에 첨가할 수도 있습니다. 

포스트바이오틱스의 단점은 프로바이오틱스의 정량화 및 품질 검사에 사용되는 많은 절차가 현재 포스트바이오틱스에는 강력하지 않다는 것입니다. 죽은 세포의 정량화 방법은 표준화되어 있지 않으며, 다양한 절차가 사용되고 있습니다. 또한 미생물을 비활성화하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 이 절차의 일관성이 제조 과정과 포스트바이오틱 균주가 건강에 유익한지 파악하는 데 사용되는 임상 연구 간에 항상 보장되는 것은 아닙니다.

이상적인 포스트바이오틱 제품은 다음과 같은 모든 방법으로 품질을 관리합니다^.2

• 비활성화 전 미생물 식별: 균주 이름, 유전자 서열, 계수 단위를 통한 정량화
• 포스트바이오틱스 생산: 잘 특성화되고 성공적인 비활성화 방법 사용
• 품질 관리: 미생물이 비활성화되고 살아있는 미생물이 남아 있지 않은지 확인합니다.
• 포스트바이오틱에 대한 설명: 어떤 성분(비활성화된 미생물, 구조적 성분, 대사산물 등)이 포함되어 있는지 확인하고 해당 성분의 정량화를 결정합니다.
• 안전 점검: 복용 시 부작용이 관찰된 적이 있나요?
• 건강상의 이점에 대한 증거: 무작위 대조 시험(RCT)과 같이 통제되고 연구 설계가 잘 되어 있는 임상 연구를 완료합니다.

프로바이오틱스는 살아있는 유기체로서 포스트바이오틱스보다 몇 가지 장점이 있습니다. 일부 프로바이오틱스는 장내에서 단쇄 지방산, 비타민 또는 항균 펩타이드를 생성할 수 있으며, 이 모든 것이 인체 건강에 이점을 제공할 수 있습니다. 그러나 포스트바이오틱스는 새로운 화합물을 생성할 수 없습니다. 그러나 포스트바이오틱스에는 원천 미생물의 비활성화로 인해 제조 과정에서 일부 대사 산물이 남아 있는 경우 이러한 대사 산물이 이미 포함되어 있을 수 있습니다.

포스트바이오틱스는 어떻게 작동하나요?

포스트바이오틱스는 잠재적으로 프로바이오틱스와 동일한 방식으로 작용할 수 있습니다^.2 포스트바이오틱스는 장 세포, 면역 세포 및 위장관의 박테리아와 상호 작용할 수 있습니다. 포스트바이오틱스를 섭취하면 다음 중 한 가지 이상의 효과를 얻을 수 있습니다.^1,2

• 장내 미생물군 변화
• 장 장벽 개선
• 호스트의 신경계를 통한 신호 전달
• 신진대사 수정
• 면역 조절

관심 있는 포스트바이오틱스(예: HT-PS23)에 대한 전임상 및 임상 연구를 통해 그 메커니즘이나 유익한 효과를 밝혀낼 수 있습니다. 이러한 효과는 같은 균주가 살아 있을 때와 같거나 다를 수 있습니다. 실제로 포스트바이오틱스는 살아있는 세포에 측정 가능한 건강상의 이점이 없더라도 유익할 수 있습니다.

포스트바이오틱스의 장점

ISAPP의 포스트바이오틱 정의에 해당하는 많은 포스트바이오틱 제품이 실험실과 임상에서 테스트를 거쳤습니다. "살아있는" 프로바이오틱스와 마찬가지로 "죽은" 포스트바이오틱스도 균주별로 효능이 있는 것으로 보이며, 균주마다 효능이 다릅니다. 포스트바이오틱스의 가능한 효능 범위는 장 건강 및 그 이상에 걸쳐 마찬가지로 광범위합니다.

실험실에서 특정 포스트바이오틱스에 대한 여러 연구에 따르면 항산화 작용 및 기타 분자 메커니즘이 있는 것으로 나타났습니다. 동물 및/또는 사람을 대상으로 한 일부 연구에서는 혈액에서 발견되는 바이오마커를 평가하여 면역 기능 또는 장내 미생물 군집에 영향을 미쳐 장내 미생물 군집에 유익한 효과를 나타낼 수 있음을 시사했습니다^.7

임상 연구에 따르면 특정 포스트바이오틱스는 대변의 일관성, 인지 기능, 수면의 질 또는 신진대사에 도움이 될 수 있습니다^.7 각 프로바이오틱스가 프로바이오틱스라는 증거(임상적 이점 제공)가 필요한 것처럼, 포스트바이오틱스는 특정 성분이 주장하는 효능을 뒷받침하는 임상 증거가 있는 경우에만 "좋은 죽은 박테리아"에 해당합니다.

프리바이오틱스, 프로바이오틱스, 포스트바이오틱스 바로 알기

"-바이오틱스"가 너무 많은데 어떤 것이 어떤 것인지 어떻게 기억할 수 있을까요? 영어 전공자의 경우 접두사에 집중하는 것이 이들을 구별하는 한 가지 방법입니다.

• "프리"-바이오틱스: 미생물 "전". 프리바이오틱스는 특정 미생물이 식품 공급원(예: 농산물 및 통곡물의 불용성 섬유질)으로 선택적으로 사용하는 긴 전분질 탄수화물의 일종입니다. 프리바이오틱스는 세포나 죽은 세포가 아닌 분자인 유일한 "-바이오틱스"입니다^.8
• "프로"-바이오틱스: "지원" 미생물. 프로바이오틱스는 건강에 이점을 제공하여 생명을 '지원'하는 박테리아입니다^.1
• "포스트"-바이오틱스: 미생물 "후"(예: 미생물이 비활성화된 후)^.2

프리바이오틱스와 프로바이오틱스는 건강한 식단에서 훌륭한 조합이 될 수 있습니다. 장내를 프로바이오틱스와 같은 유익한 살아있는 미생물이 살기 좋은 환경으로 만들고 싶다면 적절한 식품 공급원(프리바이오틱스)을 제공하는 것이 좋습니다. 프리바이오틱스는 수용성 식이섬유가 함유된 대부분의 식품에 함유되어 있을 가능성이 높습니다. 이눌린은 치커리 뿌리나 예루살렘 아티초크에서 추출할 수 있는 매우 일반적인 프리바이오틱스 보충제로, 보충제로 섭취할 수도 있습니다.

포스트바이오틱스는 프리바이오틱스나 프로바이오틱스에 의존하지 않고도 유익한 효과를 얻을 수 있지만, (달리 명시되지 않는 한) 이들과 함께 섭취할 수 있습니다. 예를 들어, 장 건강에 도움이 되는 프로바이오틱스 보충제와 기분 전환을 위한 포스트바이오틱스 보충제를 함께 복용하고 이눌린이 함유된 프리바이오틱스 식품을 정기적으로 섭취할 수 있습니다( 프리바이오틱스 식품 목록은 여기를 참조하세요).

그렇다면 프리, 프로, 포스트 중 어떤 것을 선택해야 할까요? 프로바이오틱스 및/또는 포스트바이오틱스 균주의 선택은 전적으로 원하는 건강상의 이점에 따라 달라집니다. 하지만 프리바이오틱스 식품은 "-바이오틱스" 보충제를 복용하지 않더라도 일반 식단에 포함시키는 것이 항상 올바른 선택입니다.

포스트바이오틱스의 미래

포스트바이오틱스는 마이크로바이옴 치료제의 새로운 영역입니다. 포스트바이오틱스는 무생물이기 때문에 프로바이오틱스처럼 엄격하게 관리되는 보관 조건이 필요하지 않습니다. 따라서 포스트바이오틱스를 저온 살균 식품 및 기타 식품에 넣어 캡슐을 삼키지 않고도 건강상의 이점을 제공할 수 있는 다양한 기회가 열렸습니다.

프로바이오틱스의 건강상의 이점은 훨씬 더 많이 알려져 있지만, 포스트바이오틱스의 이점(그리고 생물학적 활성을 특성화하는 방법)은 훨씬 더 많은 연구가 필요합니다. 특히 부티레이트와 같은 대사산물을 포스트바이오틱스라고 부르는 것과 관련하여 포스트바이오틱스가 무엇인지에 대한 정의에 대한 논의도 계속되고 있습니다.

포스트바이오틱스를 정의하고, 어떻게 작용하며, 어떤 이점을 가져다줄 수 있는지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 계속 지켜봐 주세요!

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참조:
1. Hill, C., et al. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2014;11(8):506-514. doi:10.1038/nrgastro.2014.66
2. 살미넨, S. et al. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2021;18(9):649-667. doi:10.1038/s41575-021-00440-6
3. Danudol, A., & Judprasong, K. Foods. 2022;11(22):3606. 도이:10.3390/foods11223606
4. Månsson, H. Food Nutr Res. 2008;52:10.3402/fnr.v52i0.1821. 도이:10.3402/fnr.v52i0.1821
5. Mladěnka, P. et al. Nutr Rev. 2022;80(4):677-698. doi:10.1093/nutrit/nuab061
6. https://www.fao.org/3/a0512e/a0512e.pdf. Accessed March 22, 2024.
7. 베라-산탄데르, V. 외. Molecules. 2023;28(3):1230. 도이:10.3390/molecules28031230
8. Gibson, G., et al. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2017;14(8):491-502. doi:10.1038/nrgastro.2017.75